提高热机效率的办法(新型热机效率堪比蒸汽轮机 有朝一日或能实现全脱碳电网)
Posted
篇首语:志高品高,志下品下。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了提高热机效率的办法(新型热机效率堪比蒸汽轮机 有朝一日或能实现全脱碳电网)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
提高热机效率的办法(新型热机效率堪比蒸汽轮机 有朝一日或能实现全脱碳电网)
来源:科技日报
科技日报北京4月17日电 (记者张梦然)据英国《自然》杂志近日发表的一项研究,美国国家可再生能源实验室和麻省理工学院工程师设计了一种没有运动部件的热机。演示表明,它以超过40%的效率将热能转化为电能,这一性能优于传统蒸汽轮机。
热机是一种热光伏(TPV)电池,类似于太阳能电池板的光伏电池。研究人员计划将TPV电池整合到电网规模的热电池中。该系统将从太阳能等可再生能源中吸收多余的能量,并将这些能量储存在高度绝缘的热石墨库中。当需要能量时,例如在阴天,TPV电池会将热量转化为电能,并将能量分配给电网。
“TPV电池是证明热电池成为可行概念的最后一个关键步骤。”麻省理工学院机械工程系教授阿塞根・亨利说,这是在推广可再生能源和实现完全脱碳电网的道路上至关重要的一步。
近年来,科学家们一直在研究固态能量转换器。科学家认为,固态能量转换器的一个优点是它们可在更高温度下以更低的维护成本运行,因为它们没有运动部件。
TPV电池为固态热机提供了一条探索途径。就像太阳能电池一样,TPV电池可由具有特定带隙的半导体材料制成。但迄今为止,大多数TPV电池的效率仅达到20%左右,最高的也仅为32%。
在新的TPV设计中,亨利及其同事希望从更高温度的热源中捕获更高能量的光子,从而更有效地转换能量。与现有的TPV设计相比,该团队的新电池采用更高的带隙材料和多个结或材料层。
该电池由三个主要区域制成:高带隙合金位于带隙稍低的合金之上,其下方是镜面状的金层。第一层捕获热源的最高能量光子并将它们转换为电能,而穿过第一层的低能量光子被第二层捕获并转换以增加产生的电压。任何穿过第二层的光子都会被镜子反射,回到热源,而不是作为废热被吸收。
研究团队将电池暴露在高温灯下,并将光集中在电池上。然后,他们改变了灯泡的强度或温度,并观察了电池的功率效率如何随温度变化。在1900℃至2400℃的温度范围内,新型TPV电池的效率保持在40%左右。
实验电池约为一平方厘米。对于电网规模的热电池系统,研究人员设想TPV电池必须扩大到约900平方米。
亨利表示,该技术在其生命周期内是安全的、对环境无害的,并且可对减少电力生产中的二氧化碳排放产生巨大影响。
【总编辑圈点】
电是清洁绿色的吗?这得取决于它由什么能源转化而来。因为电是一种二次能源,需要通过一次能源转化获得。比如,我们开纯电动汽车,虽然车不产生尾气了,但如果给车充的电能来源于化石能源,还不能说它是完全绿色清洁的。推进电网的绿色低碳转型也是这个道理,用越来越先进的技术,让越来越清洁的能源接入电网,走进千家万户,这是人们实现绿色低碳生活的重要途径。
相关参考
第十三章 热和能一、分子热运动1.分子动理论的内容是:(1)物质由分子组成;(2)一切物体的分子都在不停地做无规则运动。(3)分子间存在相互作用的引力和斥力。2.扩散:不同的物质在互相接触时彼此进入对方现象。...
冷凝锅炉热效率竟然如此高! 由于对低氮环保的注重,冷凝锅炉是普通燃气锅炉的有效换代产品。此技术引入行业较晚,以家用冷凝壁挂炉起初走向市场,而商用冷凝锅炉行业不久前启用,市场需求量较低,成熟设备非...
...钛合金等材料像“扭麻花”一般实现制冷,有望显著提升热机效率,节省电能并降低制冷成本。近日发表在美国《科学》杂志上的研究显示,这种被称为“扭热制冷”的新策略先对纤维加捻,然后通过解捻获得明显降温,其卡诺...
机械能从一个物体转移到另一个物体(九年级物理内能的利用知识点总结)
热机在汽车中的应用九年级物理内能的利用内能的获得:通过燃料的燃烧,将燃料内部的化学能转化为内能。内能的利用方式(1)利用内能来加热:实质是热传递。(如:加热食物)(2)利用内能来做功:实质是内能转化为机...
摘要在过去的几十年里,热轧过程中的热机械控制轧制对提高钢材的机械性能方面发挥了重要作用。精确控制再结晶、相变和应变诱导析出等各种冶金过程,业已成为世界钢铁工业在突破极限,提高钢铁性能的主要目标。因此,...
...层压机是指把多层物质压合在一起的机械设备。油循环加热机层压模具油循环加热机就是应用于层压模具上的一个加热设备。层压模具油循环加热机,电加热锅炉设备是须采用不锈钢加热器在耐高温不锈钢无缝管内均匀地分布高...
视频加载中...
物体对外做功内能可能不变(“物态变化”,“内能与热机” 章节知识要点小结)
“物态变化”,“内能与热机”知识要点1、实验室用温度计的工作原理是液体的热胀冷缩。使用温度计时,玻璃泡要浸没在被测液体中;不能碰到容器底或容器壁;读数时,温度计不能离开被测物体,读数时视线要与液柱的上...
物体对外做功内能可能不变(“物态变化”,“内能与热机” 章节知识要点小结)
“物态变化”,“内能与热机”知识要点1、实验室用温度计的工作原理是液体的热胀冷缩。使用温度计时,玻璃泡要浸没在被测液体中;不能碰到容器底或容器壁;读数时,温度计不能离开被测物体,读数时视线要与液柱的上...
...高频焊机”,又称为“高频感应加热设备”,高频感应加热机,高频感应加热装置,高频加热电源,高频电源等。其原理:通过高频焊机中一套独特的电子电路,将电网输入的低频交流电(50Hz)转换成高频交流电(一般在20000Hz以上)...